El azufre existe en forma elemental en depósitos subterráneos y se extrae mediante un procedimiento especial, conocido como proceso Frash en honor a su inventor, Herman Frasch un químico americano que lo desarrolló en 1891.
Se inyecta agua sobrecalentada (a una temperatura de alrededor de 165 ºC y 16 atm) en la roca subterránea que contiene azufre a través del tubo exterior de una sonda formada por tres tubos concéntricos. El azufre funde (PF = 119 ºC), formando una bolsa líquida. Se inyecta aire comprimido (a 20-25 atm) por el tubo más interno y la mezcla azufre-agua asciende por el tubo intermedio. El azufre así obtenido es muy puro (pureza del 99,5-99,9%) y no contiene impurezas de Se, Te o As.
Aunque el proceso Frasch en su día fue la principal fuente de azufre elemental, la situación es distinta ahora. Ello se debe a la necesidad de controlar las emisiones de azufre en las operaciones industriales. El H2S es una impureza frecuente en el petróleo y en el gas natural. El primer paso para la recuperación del S del gas natural consiste en la separación del H2S para lo cual se aprovechan sus propiedades ácidas. Se pasa el gas a través de una disolución acuosa de una base orgánica, donde el único gas retenido es el H2S:
Después de ser eliminado del combustible, El H2S se reduce a azufre elemental mediante un proceso en dos etapas
2 H2S(g) + 2 O2(g) [CAT] → 1/8 S8(g) + SO2(g) + 2 H2O(g);2 H2S(g) + SO2(g) → 3/8 S8(s) + 2 H2O(g); [cat] = Fe2O3 y Al2O3
Un reactor múltiple puede llegar a una conversión del 95-96%. Actualmente y debido a las restricciones impuestas por la legislación actual, respecto a los contaminantes del aire, ha sido posible elevar este porcentaje hasta el 99%. Una secuencia de reacciones similar se emplea para la producción de azufre a partir del petróleo, con la salvedad de que hay que eliminar los compuestos organosulfurados, mediante procesos de hidrogenación.
Principales Aplicaciones del Azufre elemental:
El azufre se presenta en el comercio o bien en forma de polvo o bien en forma de cilindros gruesos (azufre en cañón), que se obtienen por solidificación del fundido en moldes de madera. Por condensación del vapor sobre cámaras de mucha superficie, cerradas, se forma un polvo muy fino llamado flor de azufre. También se presenta en forma de barras finas, provistas de mecha de algodón para facilitar su combustión con producción de SO2, para la fumigación de recipientes destinados a la fabricación y conservación de vinos y cervezas.
El 90% del S elemental se destina a la fabricación de SO2 que a su vez se destina mayoritariamente a la síntesis de ácido sulfúrico, materia prima en la elaboración de fertilizantes (SO2 → SO3→ H2SO4 → fertilizantes). El resto (10%) del S elemental se destina a la síntesis de CS2, a la vulcanización del caucho, a la obtención de fungicidas, insecticidas, pólvora y productos farmacéuticos.
Vulcanización del caucho.
La vulcanización es el proceso con el que se conoce la adición de azufre al caucho. El caucho es un polímero blando y elástico. En el proceso de vulcanización, los átomos de azufre establecen enlaces entre las cadenas poliméricas. Esto dificulta su movimiento, con lo que se consigue un material más duro, resistente y que no se reblandece por efecto de la temperatura. Los neumáticos están construidos por capas de caucho vulcanizado, fibras textiles e hilos metálicos.
Pólvora
La pólvora es una mezcla de S, carbón y nitrato potásico que fue inventada en China hace más de mil años. Es el primer explosivo obtenido y aún hoy se utiliza con profusión, por ejemplo, en la elaboración de material pirotécnico.